学者合作在酸性介质电解水释氧催化剂研究方面取得进展

图1（a，b）扭转应变的GB-Ta0.1Tm0.1Ir0.8O2-δ纳米催化剂TEM表征；（c-f）GB-Ta0.1Tm0.1Ir0.8O2-δ纳米催化剂的几何相位分析；（g，h）TaxTmyIr1-x-yO2-δ纳米催化剂的电化学表征

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21776248、21676246）等资助下，浙江大学张兴旺团队与威斯康星大学麦迪逊分校Song Jin团队合作，在质子交换膜电解水制氢领域取得进展，相关研究成果以“掺杂协同扭转应变效应提高酸性释氧电催化剂的活性和稳定性（Torsion strained iridium oxide for efficient acidic water oxidation in proton exchange membrane electrolyzers）”为题，于2021年10月25日在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-021-00986-1。

　　电解水制氢绿色、条件温和，与传统碱性电解槽相比，质子交换膜（PEM）电解水制氢具有电流密度大、能量效率高的优点，但其效率受到析氧反应（OER）电极催化剂效率和稳定性的限制。研究团队开发了一种基于快速热解的材料化工制备新方法，前驱体在较高升温速率下实现快速同步成核，成功制备了一种新型的扭应变Ta0.1Tm0.1Ir0.8O2-δ纳米催化剂，利用晶界致应变和掺杂的协同作用，调控了活性位点Ir对氧中间体的吸附能，使催化剂对酸性OER表现出优异的活性和稳定性，并在工业运行条件的PEM电解槽中实现了稳定制氢，该工作对电解水制氢领域的发展将起到推动作用（图1）。